Tweelaags blauwe fosfor (afb: Jessica Arcudia)

Het element fosfor komt in verschillend vormen voor met elk nogal verschillende eigenschappen. Sedert 2014 kent men na naast witte, rode, paarse en zwarte ook blauwe fosfor, of althans dat werd toen voorspeld. Twee jaar later werd blauwe fosfor in het lab gemaakt. Net als grafeen bestaat blauwe fosfor uit een atoomlaag. Een groep rond Thomas Heine van de TU Dresden ontdekten dat twee velletjes blauwe fosfor vlak bij elkaar metallische eigenschappen krijgen.
Die tweelaagse verbinding is uiterst stabiel. Metallische tweedimensionale materialen zijn uiterst zeldzaam en voor het eerst is er materiaal ontdekt dat in een laag een halfgeleider is, terwijl een dubbele laag metallische eigenschappen heeft.
Dat betekent dat als dat materiaal gebruikt zou worden in een elektronische component, de zogeheten Schottkybarrière laag zal zijn waardoor het rendement daarvan hoogstwaarschijnlijk hoger zal zijn dan bij andere componenten met halfgeleider/geleiderovergangen. De Schottkybarrière is het energieverlies dat ontstaat bij een halfgeleider/geleidercontact (-overgang).

Heine: “Stel je voor dat je twee velletjes papier op elkaar legt en dan blijkt dat die ineens gaan glanzen als goudfolie. Dat is precies wat wij voorspellen voor blauwe fosfor. Met behulp van een topologisch/wiskundig rekenmodel en theoretische scheikunde zijn we in staat geweest een nieuw materiaal te maken op de computer en konden we de natuurkundige eigenschappen voorspellen.” Hij denkt aan toepassingen in de optoelektronica.

Prijs

Voor de resultaten in dit onderzoek kreeg eerste auteur Jessica Arcudia van het CIEA in Mexico al de LatinXChem-prijs en een eervolle vermelding van de Amerikaanse vereniging van scheikundigen ACS. De jonge scheikundige maakte in 2018 deel uit van de onderzoeksgroep van Heine, waar ook haar baas in Mexico had gewerkt.

Bron: Alpha Galileo